WO2022055278A1 - 이차전지의 용접방법 및 용접장치, 그리고 이차전지 용접공정의 모니터링 방법과 장치 - Google Patents
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Abstract
Description
삽입부 직경 (mm) |
0.25 | 0.50 | 0.75 | 1.00 | 1.25 | 1.50 | 2.0 |
사용가능부피(%) | 99.9 | 99.7 | 99.5 | 99.1 | 98.7 | 98.1 | 96.7 |
삽입부직경 (mm) |
0.53 | 1.0 | 1.5 | 2.00 | 2.5 |
사용가능부피 (%) |
99.7 | 99.1 | 98.1 | 96.7 | 94.8 |
Claims (33)
- 하부캔에 센터홀이 형성된 전극조립체가 안착되면 상기 전극조립체의 전극탭을 상기 하부캔의 내부바닥면에 용접하는 이차전지의 용접장치로써,파이프모양을 가지며 상기 전극조립체의 센터홀로 진입할 수 있는 직경을 갖는 삽입부 및 상기 삽입부의 끝단에서 원반모양을 갖도록 직경이 확장된 안착부를 구비하는 지그; 및상기 삽입부의 홀(hole)로 레이저를 조사하는 레이저조사장치;를 포함하고,센터홀 내에 전극탭에 놓이도록 상기 전극조립체가 하부캔에 안착된 상태에서, 상기 레이저가 상기 지그의 상기 삽입부의 홀을 통과하여 상기 하부캔의 내부바닥면과 전극탭의 접촉지점으로 조사됨에 따라 용접이 이뤄지는 것을 특징으로 하는 이차전지의 용접장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 하부캔은 하측은 내부바닥면에 의해 폐쇄되고 상측은 개구된 원통형 모양을 갖고,상기 안착부는 하부캔에 탑재된 전극조립체의 센터홀로 삽입부가 결합되었을 때, 하부캔의 위로 안착될 수 있도록 상기 하부캔의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지의 용접장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 지그의 삽입부가 전극탭을 하부캔의 내부바닥면으로 밀착시키며 안착부가 하부캔 위로 안착될 때, 상기 삽입부의 높이(h)는 5mm 이하이며 상기 삽입부에 형성된 홀의 내경은 0.25 내지 1.5mm 범위로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지의 용접장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 지그의 삽입부가 전극탭을 하부캔의 내부바닥면으로 밀착시키며 안착부가 하부캔 위로 안착될 때, 상기 삽입부의 높이(h)는 5mm 이하이며 상기 삽입부에 형성된 홀의 내경은 0.53 내지 1.5mm 범위로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지의 용접장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 하부캔은 높이(h)를 직경(d)으로 나눴을 때 값이, 0.35 내지 0.6 범위의 값을 갖도록 높이(h)와 직경(d)의 크기가 정해지는 것을 특징으로 하는 이차전지의 용접장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 삽입부의 길이방향을 따라 형성된 홀은 안착부가 형성된 쪽이 가장 큰 직경을 가지며 그 반대쪽으로 갈수로 직경이 점차적으로 작아지는 형상을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지의 용접장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 안착부는 테두리 부분이 상대적으로 더 높게 형성되고 중심의 홀을 향하여 점차적으로 낮아지는 모양을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지의 용접장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 안착부는 삽입부가 센터홀로 진입했을 때, 상기 하부캔의 상단이 끼워지도록 일측면에 파임홈이 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지의 용접장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 삽입부가 센터홀로 진입했을 때, 상기 삽입부는 전극탭을 하부캔의 내부바닥면에 밀착시킬 수 있는 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지의 용접장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 지그는 금속재로 제조된 것을 특징으로 하는 이차전지의 용접장치.
- 제 10 항에 있어서,상기 전극조립체와 마주하게되는 안착부의 하면 및 삽입부의 표면에는 전기를 절연하는 절연층이 코팅된 것을 특징으로 하는 이차전지의 용접장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 절연층은 지그 보다 열전도성이 낮은 재질로 제조된 것을 특징으로 하는 이차전지의 용접장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 레이저는 하부캔의 내부바닥면과 전극탭의 접촉지점에 도달하기 전에 초점이 형성된 디포커싱(defocusing)된 상태로 조사되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 용접장치.
- 하부캔에 센터홀이 형성된 전극조립체가 안착되면 상기 전극조립체의 전극탭을 상기 하부캔의 내부바닥면에 용접하는 이차전지의 용접방법으로써,상기 전극조립체의 센터홀 내에 전극탭에 놓이도록 상기 하부캔에 전극조립체를 안착시키는 전극조립체안착단계;원반모양의 안착부와 상기 안착부에서 수직으로 연장되며 파이프모양을 갖는 삽입부를 포함하는 지그를 전극조립체 위로 삽입부가 센터홀로 진입하도록 안착시키는 지그안착단계; 및상기 삽입부의 내측 홀로 레이저를 조사하여 상기 전극탭을 하부캔의 내부바닥면에 용접하는 용접단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 용접방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 용접단계에서 조사되는 레이저는 IR파장의 펄스 레이저 인 것을 특징으로 하는 이차전지의 용접방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 지그안착단계에서 상기 삽입부의 끝단은 전극탭을 하부캔의 내부바닥면에 밀착시키는 것을 특징으로 하는 이차전지의 용접방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 지그의 삽입부가 전극탭을 하부캔의 내부바닥면으로 밀착시키며 안착부가 하부캔 위로 안착될 때, 상기 삽입부의 높이(h)는 5mm 이하이며 상기 삽입부에 형성된 홀의 내경은 0.25mm ~ 1.5mm 범위로 형성되고,상기 용접단계에서 하부캔의 내부바닥면과 전극탭은 한 지점에서 용접부위가 형성되도록 용접이 이뤄지는 것을 특징으로 하는 이차전지의 용접방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 지그의 삽입부가 전극탭을 하부캔의 내부바닥면으로 밀착시키며 안착부가 하부캔 위로 안착될 때, 상기 삽입부의 높이(h)는 5mm 이하이며 상기 삽입부에 형성된 홀의 내경은 0.53mm ~1.5mm 범위로 형성되고,상기 용접단계에서 하부캔의 내부바닥면과 전극탭은 복수의 지점에서 용접부위가 형성되도록 용접이 이뤄지는 것을 특징으로 하는 이차전지의 용접방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 하부캔은 높이(h)를 직경(d)으로 나눴을 때 값이, 0.35 내지 0.6 범위의 값을 갖도록 높이(h)와 직경(d)의 크기가 정해지는 것을 특징으로 하는 이차전지의 용접방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 용접단계에서 상기 레이저는 하부캔의 내부바닥면과 전극탭의 접촉지점에 도달하기 전에 초점이 형성된 디포커싱(defocusing)된 상태로 조사되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 용접방법.
- 제 20 항에 있어서,상기 용접단계에서 레이저의 초점은 삽입부의 최상단과 최하단 내에서 3분의1이 되는 지점과 3분의 2가 되는 지점 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 용접방법.
- 제 20 항에 있어서,상기 용접단계에서 조사되는 레이저는 준연속파동레이저(quasi continuous wave laser), 펄스레이저(Pulse laser), 연속파변조(CW Modulation) 레이저 중 하나인 것을 특징으로 하는 이차전지의 용접방법.
- 하부캔에 센터홀이 형성된 전극조립체가 안착되면 상기 전극조립체의 전극탭을 상기 하부캔에 용접하는 이차전지 용접공정의 모니터링장치로써,파이프모양을 가지며 상기 전극조립체의 센터홀로 진입할 수 있는 직경을 갖는 삽입부를 구비하는 지그 및 상기 삽입부의 홀(hole)로 레이저를 조사하는 레이저조사장치를 포함하고,상기 레이저조사장치는,센터홀 내에 전극탭이 놓이도록 전극조립체가 상기 하부캔 내에 안착된 상태에서 용접용레이저를 포커싱렌즈를 통해 삽입부의 홀 내부로 조사하여 전극탭과 하부캔의 접촉지점을 용접하는 용접용레이저조사장치;조명용레이저를 상기 포커싱렌즈를 통해 삽입부의 홀 내부로 조사하는 조명용레이저조사장치; 및반사된 조명용레이저를 수광하는 이미지센서;를 포함하고,상기 용접용레이저와 조명용레이저는 센터홀의 상측에서 수직방향으로 조사되는 것을 특징으로 하는 이차전지 용접공정의 모니터링장치.
- 제 23 항에 있어서,상기 용접용레이저는 제1다이크로익미러에서 반사되어 포커싱렌즈를 통과하고, 상기 조명용레이저는 제2다이크로익미러에서 반사되어 포커싱렌즈를 통과하는 것을 특징으로 하는 이차전지 용접공정의 모니터링장치.
- 제 24 항에 있어서,상기 제1다이크로익미러와 제2다이크로익미러 각각은 레이저의 일부는 반사시키고 일부는 투과시키도록 셋팅되어,상기 용접용레이저는 제1다이크로익미러에서 반사되어 포커싱렌즈로 조사되고, 조명용레이저는 제1다이크로익미러를 투과하여 포커싱렌즈로 조사되는 것을 특징으로 하는 이차전지 용접공정의 모니터링장치.
- 제 25 항에 있어서,용접지점에서 반사된 조명용레이저의 광원은 제1다이크로익미러를 투과한 후, 제2다이크로미러를 투과하여 이미지센서에 도달하는 것을 특징으로 하는 이차전지 용접공정의 모니터링장치.
- 제 24 항에 있어서,상기 용접용레이저조사장치는,용접용레이저를 발광하는 용접용레이저발진기;상기 용접용레이저발진기에서 발광된 용접용레이저가 진행방향으로 이동할 때는 통과시키고 되돌아갈 때는 차단시키는 제1광절연체;상기 제1광절연체를 통과한 용접용레이저를 통과시켜 평행하게 만드는 제1콜리메이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 용접공정의 모니터링장치.
- 제 24 항에 있어서,상기 조명용레이저조사장치는,조명용레이저를 발광하는 조명용레이저발진기;상기 조명용레이저발진기에서 발광된 조명용레이저가 진행방향으로 이동할 때는 통과시키고 되돌아갈 때는 차단시키는 제2광절연체;상기 제2광절연체를 통과한 조명용레이저를 통과시켜 평행하게 만드는 제2콜리메이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 용접공정의 모니터링장치.
- 제 23 항에 있어서,상기 조명용레이저는 상기 포커싱렌즈를 통과하며 삽입부의 홀의 내경보다 직경이 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 용접공정의 모니터링장치.
- 제 23 항에 있어서,상기 용접용레이저가 조사될 때는 조명용레이저의 조사는 중단되고 상기 조명용레이저가 조사될 때는 용접용레이저의 조사는 중단되는 것을 특징으로 하는 이차전지 용접공정의 모니터링장치.
- 제 23 항에 있어서,상기 지그는 삽입부의 끝단에서 원반모양을 갖도록 직경이 확장된 안착부를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지 용접공정의 모니터링장치.
- 하부캔에 센터홀이 형성된 전극조립체가 안착되면 상기 전극조립체의 전극탭을 상기 하부캔에 용접하는 이차전지 용접공정의 모니터링방법으로써,센터홀 내에 전극탭이 놓이도록 전극조립체를 상기 하부캔 내에 안착시키는 전극조립체안착단계;파이프모양을 갖는 삽입부를 포함하는 지그를 상기 삽입부가 센터홀로 진입하도록 안착시키는 지그안착단계;용접용레이저를 포커싱렌즈를 통해 삽입부의 홀(hole)로 조사하여 전극탭과 하부캔의 접촉지점을 용접하는 용접단계; 및조명용레이저를 상기 포커싱렌즈를 통해 삽입부의 홀 내부로 조사하고 반사된 레이저를 이미지센서가 수광하는 센싱단계;를 포함하고,상기 용접용레이저와 조명용레이저는 센터홀의 상측에서 수직방향으로 조사되는 것을 특징으로 하는 이차전지 용접공정의 모니터링방법.
- 하부캔에 센터홀이 형성된 전극조립체가 안착되면 상기 전극조립체의 전극탭을 상기 하부캔에 용접하는 이차전지 용접공정의 모니터링방법으로써,센터홀 내에 전극탭이 놓이도록 전극조립체를 상기 하부캔 내에 안착시키는 전극조립체안착단계;파이프모양을 갖는 삽입부를 포함하는 지그를 상기 삽입부가 센터홀로 진입하도록 안착시키는 지그안착단계;레이저를 포커싱렌즈를 통해 삽입부의 홀(hole)로 조사하여 전극탭과 하부캔의 접촉지점을 용접하는 용접단계; 및용접지점에서 반사된 레이저를 이미지센서가 수광하는 센싱단계;를 포함하고,상기 센싱단계에서는 레이저의 출력을 조절하여 삽입부의 홀로 조사하고 반사된 레이저를 이미지센서가 수광하는 것을 특징으로 하는 이차전지 용접공정의 모니터링방법.
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